【摘要】：礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中最基本、最重要的系統(tǒng)之一,礦井通風(fēng)是保障礦井安全生產(chǎn)的最主要技術(shù)手段之一。其采場(chǎng)風(fēng)流的安全、高效、可調(diào)可控至關(guān)重要,不僅可以大幅度降低通風(fēng)系統(tǒng)的能耗,還可以充分發(fā)揮其防災(zāi)、減災(zāi)和促進(jìn)安全生產(chǎn)的作用,具有十分重要的意義。論文采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬、三維模型試驗(yàn)和工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合的綜合研究方法深入開展了災(zāi)變調(diào)風(fēng)對(duì)采場(chǎng)煤自燃及瓦斯綜合治理實(shí)驗(yàn)研究,取得了一定的成果。提出了基于分支被影響度M_i的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)敏感分支確定方法,結(jié)合分支敏感度d_(ij)和影響度Z_j提出了最佳調(diào)節(jié)分支優(yōu)選方法,初步開發(fā)了通風(fēng)風(fēng)流參數(shù)監(jiān)測(cè)及風(fēng)量調(diào)節(jié)軟件,利用風(fēng)網(wǎng)解算程序反演計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)阻和風(fēng)量的關(guān)系,建立了基于敏感分支的調(diào)風(fēng)理論、方法及流程。通過變頻調(diào)風(fēng)原理的分析和研究,得出了主要通風(fēng)機(jī)變頻與分支風(fēng)量的線性f-q關(guān)系式及變頻與瓦斯稀釋的f-c公式,建立了基于瓦斯治理導(dǎo)向原則的變頻調(diào)風(fēng)理論、方法及流程以及基于自燃防治導(dǎo)向原則的變頻調(diào)風(fēng)理論、方法及流程。提出并建立了一種由地面自動(dòng)監(jiān)控中心、工業(yè)以太網(wǎng)通信系統(tǒng)、地面風(fēng)機(jī)變頻監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)和井下風(fēng)網(wǎng)監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成的ZDJT采場(chǎng)風(fēng)流自動(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)及方法,初步實(shí)現(xiàn)了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各分支風(fēng)流的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)控制。自主設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套由三層立體管網(wǎng)、風(fēng)壓變送器、風(fēng)速傳感器、調(diào)節(jié)風(fēng)門、變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)、PLC采集控制系統(tǒng)等組成的“采場(chǎng)風(fēng)流參數(shù)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)控制綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”。開展了工作面采場(chǎng)分支調(diào)風(fēng)實(shí)驗(yàn)研究,根據(jù)敏感分支調(diào)風(fēng)理論、方法及流程,快速、準(zhǔn)確得出了其備選高效調(diào)節(jié)分支集合,進(jìn)一步確定了最優(yōu)調(diào)節(jié)分支,利用風(fēng)網(wǎng)解算程序反演計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)阻和風(fēng)量的關(guān)系,通過調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)窗等設(shè)施調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了敏感分支精準(zhǔn)調(diào)風(fēng)。建立了元胞自動(dòng)機(jī)調(diào)風(fēng)模型,針對(duì)簡(jiǎn)化的局部通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例,仿真驗(yàn)證了敏感分支調(diào)風(fēng)方法及過程。開展了定量釋放瓦斯的變頻調(diào)風(fēng)稀釋實(shí)驗(yàn),得出工作面采場(chǎng)瓦斯?jié)舛扰c風(fēng)機(jī)工作頻率呈冪函數(shù)關(guān)系,隨頻率的增大而快速降低。開展了基于瓦斯治理導(dǎo)向原則的變頻自動(dòng)調(diào)風(fēng)調(diào)節(jié)規(guī)則研究,提出了一種基于瓦斯涌出量監(jiān)測(cè)和變頻調(diào)風(fēng)稀釋瓦斯能力相結(jié)合的自動(dòng)調(diào)風(fēng)方法,以工作日為單位進(jìn)行判斷和調(diào)節(jié),給出了5種調(diào)節(jié)規(guī)則,實(shí)現(xiàn)了對(duì)采面瓦斯涌出的動(dòng)態(tài)治理和控制,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法及調(diào)節(jié)規(guī)則的可行性。開展了煤樣程序升溫調(diào)風(fēng)實(shí)驗(yàn)及采場(chǎng)調(diào)風(fēng)數(shù)值模擬研究,實(shí)驗(yàn)及模擬結(jié)果表明變頻調(diào)風(fēng)不會(huì)加快或促進(jìn)采空區(qū)內(nèi)低溫氧化階段遺煤自燃進(jìn)程,且稍有一定的抑制作用。制作了相似比例100:1的綜放采場(chǎng)采空區(qū)滲流三維可視化模型,模擬并動(dòng)態(tài)觀察記錄了變頻調(diào)風(fēng)下采空區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)滲流場(chǎng)的滲流軌跡變化狀況,實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)內(nèi)部滲流的可視化分析。驗(yàn)證了基于自燃防治導(dǎo)向原則的變頻調(diào)風(fēng)理論及方法的可行性。根據(jù)建立的采場(chǎng)調(diào)風(fēng)理論及方法,在陽(yáng)煤集團(tuán)五礦及潞安集團(tuán)溫莊煤礦進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

2）對(duì)于待調(diào)的敏感分支 i，從敏感度定義出發(fā)，應(yīng)選擇敏感度 dij絕對(duì)數(shù)值較大的那部分分支集合 Ti作為待調(diào)分支 i 的備選高效調(diào)節(jié)分支。（1）對(duì)于正向調(diào)節(jié)（增大風(fēng)量）的情況，應(yīng)選擇 dij為正數(shù)且數(shù)值較大的那一部分分支集合 Ti+作為正向調(diào)節(jié)備選分支；（2）對(duì)于逆向調(diào)節(jié)（減小風(fēng)量）的情況，應(yīng)選擇 dij為負(fù)數(shù)且絕對(duì)數(shù)值較大的那一部分分支集合 Ti-作為逆向調(diào)節(jié)備選分支；3）在確定了備選調(diào)節(jié)分支集合 Ti+或 Ti-后，開展調(diào)節(jié)時(shí)還應(yīng)盡可能減小對(duì)整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響，即應(yīng)在 Ti+或 Ti-中優(yōu)先選擇分支影響度 Zj數(shù)值小的分支 j 作為優(yōu)選調(diào)節(jié)分支。4）計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)阻，，代入通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序反演，核定風(fēng)量，從而獲得最終的調(diào)節(jié)風(fēng)阻值。5）開展遠(yuǎn)程調(diào)控自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)巷道中的調(diào)節(jié)風(fēng)窗、調(diào)節(jié)風(fēng)門等設(shè)施，完成風(fēng)量調(diào)節(jié)。作者研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的通風(fēng)風(fēng)流參數(shù)監(jiān)測(cè)及風(fēng)量調(diào)節(jié)軟件示例界面如圖 2-2 所示�；诿舾蟹种У恼{(diào)風(fēng)方法流程如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD752.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689632